Нейтронные звезды — это просто звезды, но их слияние может показать всё, что мы не знали о материи

За последние 10 лет нейтронные звезды стали для ученых уникальной "лабораторией" для изучения плотной материи, в том числе кварковой. Эти звездные объекты, которые образуются после взрывов сверхновых, обладают массой, в несколько раз превышающей массу нашего Солнца, но их размер сравнительно мал — лишь несколько десятков километров в диаметре.

Из-за высокой плотности и гравитации внутри нейтронных звезд происходит экзотическая физика, которая, как оказалось, может пролить свет на поведение кварковой материи.

Что происходит при слиянии нейтронных звезд

Когда две нейтронные звезды сближаются, их взаимодействие приводит к формированию мощных гравитационных волн. В процессе их слияния на экстренных условиях материя внутри звезд сжимается, протоны и нейтроны распадаются, образуя кварковую материю.

Это крайне редкое явление, которое ученые пытаются смоделировать, чтобы понять, как ведет себя такая материя в экстремальных условиях.

"Слияние нейтронных звезд — это уникальный процесс, который открывает новые возможности для изучения фундаментальных процессов в физике материи", — говорит профессор Алекси Вуоринен из Хельсинкского университета.

Однако, для того чтобы расшифровать гравитационные волны, необходимо иметь точные модели слияний нейтронных звезд.

Как физики моделируют слияния

Для создания моделей слияний нейтронных звезд исследователи нуждаются в уравнениях, которые описывают рассеяние энергии в этих условиях.

Главным элементом таких моделей является объемная вязкость, которая определяет потери энергии в материи нейтронной звезды. Важный момент: эта вязкость зависит от взаимодействий между кварками, что дает ключевую информацию о том, как в таких звездах может образовываться кварковая материя.

Модели, основанные на голографической дуальности и теории возмущений, позволили ученым вывести объемную вязкость кварковой материи в звездах, что приближает нас к пониманию того, как материи ведут себя на последней стадии слияния.

Что можно извлечь из полученных данных

Эти теоретические разработки помогут исследователям в будущем при анализе данных гравитационных волн. Например, отсутствие эффекта вязкости в таких волнах будет свидетельствовать о наличии кварковой материи при слиянии нейтронных звезд. Это открытие может сыграть важную роль в понимании процессов, происходящих в космосе в самых экстремальных условиях.

"Мы сможем точнее расшифровывать гравитационные волны, что поможет нам сделать выводы о том, как образуется и ведет себя кварковая материя в космосе", — утверждает автор исследования Нико Джокело.

Подведем итоги

Исследования слияний нейтронных звезд продолжают развиваться. Каждый шаг в этом направлении помогает нам ближе подойти к разгадке тайн кварковой материи, которая скрыта в самых экзотических уголках Вселенной. Ожидается, что эти открытия позволят глубже понять, как работает наша Вселенная на уровне самых мельчайших частиц.

Уточнения

Мате́рия (от лат. materia "вещество") — философское понятие, которое обычно означает нечто, что формирует окружающую реальность, из чего образовано всё существующее в мире.